DE102011120519A1

DE102011120519A1 - Verstärkung für eine Fahrzeugsäule, insbesodnere die B-Säule eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102011120519A1
Application number: DE201110120519
Authority: DE
Inventors: Uwe WAWERS
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-06-13
Also published as: US20130187410A1; CN103158781A; GB201220570D0; GB2497396A; CN103158781B; US8967703B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verstärkung (1; 1') für eine Fahrzeugsäule (100), insbesondere die B-Säule eines Fahrzeuges, mit einer Verstärkungsstruktur (2) und einer Versteifungsstruktur (3), wobei die Verstärkungsstruktur (2) mit einem oberen Endbereich (4) zum Anbinden an das Fahrzeugdach und mit einem unteren Endbereich (5) zum Anbinden an den Unterboden und/oder eine Schwellerstruktur des Fahrzeuges ausgebildet ist und die Versteifungsstruktur (3) mit der Verstärkungsstruktur (2) verbunden ist, um die Verstärkungsstruktur (2) gegen einen Seitenaufprall des Fahrzeuges zu versteifen. Es ist vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur (2) wenigstens einen gegenüber der Versteifungsstruktur (3) ausstehenden Materialabschnitt (6, 7) aufweist, welcher zum Anbinden der Verstärkungsstruktur (2) an die Außenhaut (110) und/oder die Innenhaut (120) der Fahrzeugsäule (100) dient. Es ist ferner vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur (2) aus einem schweißbaren Nicht-Borstahl und die Versteifungsstruktur (3) aus einem gehärteten Borstahl bestehen. Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrzeugsäule (100) mit einer solchen Verstärkung (1; 1').

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkung für eine Fahrzeugsäule, insbesondere die B-Säule eines Fahrzeuges mit einer Verstärkungsstruktur und einer die Verstärkungsstruktur versteifenden Versteifungsstruktur. Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrzeugsäule, insbesondere die B-Säule eines Fahrzeuges, mit einer solchen Verstärkung.
Fahrzeugsäulen sind ein zentrales Bauteil der Karosserie eines Kraftfahrzeuges und haben eine wichtige Funktion im Hinblick auf den Insassenschutz bei einem Seitenaufprall des Kraftfahrzeuges. Die Fahrzeugsäulen weisen üblicherweise eine nach außen weisende Außenhaut sowie eine nach innen dem Fahrgastraum zugewandte Innenhaut auf. Innenhaut und Außenhaut sind für gewöhnlich aus einem dünnwandigen umgeformten Blech gebildet und weisen jeweils eine solche Querschnittskontur auf, dass im zusammengebauten Zustand von Außenhaut und Innenhaut ein im Querschnitt geschlossenes Profil gebildet ist.
Die Fahrzeugsäulen weisen üblicherweise eine Verstärkung auf, welche innerhalb des geschlossenen Querschnittes von Außenhaut und Innenhaut angeordnet ist. Die Verstärkung dient dazu, der jeweiligen Fahrzeugsäule eine ausreichende Stabilität zu geben, um bei einem Seitenaufprall des Kraftfahrzeuges den hohen Anforderungen an den Insassenschutz zu genügen. Außenhaut, Innenhaut und Verstärkung sind üblicherweise mittels Punktschweißen und/oder Laserschweißen miteinander verbunden, wobei jeweils eine Schweißverbindung die Außenhaut und die Innenhaut unter Zwischenschaltung der Verstärkung verbindet.
Die Verstärkung weist für gewöhnlich eine Verstärkungsstruktur auf, welche sich nach oben bis an das Fahrzeugdach und nach unten bis zu dem Unterboden der Fahrzeugkarosserie erstreckt und für die notwendige Stabilität der Fahrzeugsäule sorgt. Zusätzlich ist üblicherweise eine Versteifungsstruktur vorgesehen, durch welche die Verstärkungsstruktur über einen Längsabschnitt versteift wird, um bei einem Seitencrash ein Einknicken der Fahrzeugsäule in einem vorgegebenen Längenabschnitt der Fahrzeugsäule zu vermeiden.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine Verstärkung für eine Fahrzeugsäule, insbesondere die B-Säule eines Fahrzeuges, mit den eingangs genannten Merkmalen bereit zu stellen, welche sich besonders gut mit der Außenhaut und/oder der Innenhaut für die Fahrzeugsäule verschweißen lässt und zugleich besonders gute versteifende Eigenschaften aufweist, um auch hohen Aufprallkräften bei einem Seitenaufprall des Fahrzeuges standzuhalten. Ferner soll eine Fahrzeugsäule bereit gestellt werden, welche für den Einsatz einer derartigen Verstärkung geeignet ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Verstärkung gelöst, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Ferner wird zur Lösung der Aufgabe eine Fahrzeugsäule, insbesondere die B-Säule eines Fahrzeuges, mit den Merkmalen des Anspruches 13 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
Eine erfindungsgemäße Verstärkung für eine Fahrzeugsäule, insbesondere die B-Säule eines Fahrzeuges, weist eine Verstärkungsstruktur und eine Versteifungsstruktur auf, wobei die Verstärkungsstruktur mit einem oberen Endbereich zum Anbinden an das Fahrzeugdach und mit einem unteren Endbereich zum Anbinden an den Unterboden und/oder eine Schwellerstruktur des Fahrzeuges ausgebildet ist. Die Versteifungsstruktur ist mit der Verstärkungsstruktur verbunden, um die Verstärkungsstruktur gegen einen Seitenaufprall des Fahrzeuges zu versteifen.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur wenigstens einen gegenüber der Versteifungsstruktur ausstehenden Materialabschnitt aufweist, welcher zum Anbinden der Verstärkungsstruktur an die Außenhaut und/oder die Innenhaut der Fahrzeugsäule dient. Der Bereich des Materialabschnittes ist somit frei von der Versteifungsstruktur, so dass die erfindungsgemäße Verstärkung über den Materialabschnitt ohne Mitwirken der Versteifungsstruktur mit der Außenhaut bzw. der Innenhaut verbunden werden kann bzw. wird. Die Außenhaut und/oder die Innenhaut können jeweils ein dünnwandiges umgeformtes Blechteil sein, welche einen zu dem Materialabschnitt im Wesentlichen korrespondieren Materialabschnitt aufweisen, mittels dem die Außenhaut bzw. die Innenhaut mit dem Materialabschnitt der erfindungsgemäßen Verstärkung beispielsweise durch wenigstens eine Schweißverbindung, insbesondere Punktschweißverbindung und/oder Laserschweißverbindung, miteinander verbunden werde.
Nach der Erfindung ist es ferner vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur aus einem schweißbaren Nicht-Borstahl und die Versteifungsstruktur aus einem gehärteten Borstahl bestehen.
Durch die Nutzung eines gehärteten Borstahls für die Versteifungsstruktur kommt ein Material mit besonders hoher Festigkeit zum Einsatz, durch welches die Versteifungsstruktur eine besonders gute Versteifungswirkung auf die Verstärkung ausübt. Zugleich ist vermieden, dass der gehärtete Borstahl bei einem möglichen Verschweißen der Verstärkung mit der Außenhaut bzw. Innenhaut der Fahrzeugsäule mitwirkt, indem zum Verbinden der Verstärkung mit der Außenhaut bzw. Innenhaut der besagte Materialabschnitt der Verstärkungsstruktur vorgesehen ist und dieser Materialabschnitt frei von der Versteifungsstruktur ist. Die erfindungsgemäße Verstärkung nutzt damit die besonders positive Eigenschaft von gehärtetem Borstahl, nämlich dessen besonders hohe Festigkeit. Zugleich wird der Borstahl für ein Verschweißen der Verstärkung mit der Außenhaut bzw. Innenhaut gezielt nicht genutzt, um eine bei einem Schweißen stattfindende ungünstige Änderung im Gefüge des gehärteten Borstahls zu vermeiden, welche dessen Belastbarkeit beeinträchtigen würde.
Unter einem Borstahl ist im Zuge der Erfindung ein borhaltiger Stahl bzw. eine borhaltige Stahllegierung zu verstehen. Der Borstahl wird auch als Boronstahl bezeichnet. Der Borstahl kann beispielsweise 22MnB5 sein.
Der bei der erfindungsgemäßen Verstärkung zum Einsatz kommende Borstahl ist gehärtet, insbesondere durchgehärtet, wodurch dem Borstahl eine sehr hohe Festigkeit zukommt und somit den höchstfesten Stählen zuzuordnen ist.
Bevorzugt ist der Borstahl abschreckgehärtet, beispielsweise indem der Borstahl bis zu einer vorgegebenen Temperatur erwärmt, die Erwärmung über eine vorgegebene Zeitdauer aufrechterhalten und anschließend der Borstahl unter Beachtung seiner kritischen Abkühlgeschwindigkeit rasch abgekühlt worden ist.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung bietet es sich an, dass die Verstärkungsstruktur aus einem hochfesten Stahl oder einer hochfesten Stahllegierung besteht. Ein solcher hochfester Stahl kann beispielsweise ein DP-Stahl sein, welcher auch als Dualphasenstahl bezeichnet wird. Ein solcher hochfester Nicht-Borstahl ist wesentlich besser als der gehärtete Borstahl zum Schweißen geeignet und bietet sich daher besonders zur Bildung der Verstärkungsstruktur mit ihrem als Schweißflansch dienenden Materialabschnittes an.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Versteifungsstruktur an der Verstärkungsstruktur zumindest teilweise anliegt und außerhalb des unteren Endbereichs der Verstärkungsstruktur endet. Dadurch ist sichergestellt, dass bei einem Seitenaufprall des Kraftfahrzeuges die Verstärkung zwischen den Endbereichen den hohen Aufprallkräften aufgrund der Versteifungsstruktur standhält. Die üblicherweise auf den unteren Bereich der Fahrzeugsäule wirkenden Kräfte bei einem Seitenaufprall des Kraftfahrzeuges bewirken bei der erfindungsgemäßen Verstärkung ein gewolltes Einknicken der Fahrzeugsäule im unteren Endbereich, welcher bereits frei von der Versteifungsstruktur ist. Insofern ist durch diese Maßnahme eine gezielte Einleitung der Kräfte bei einem Seitenaufprall ermöglicht.
Es bietet sich an, dass die an der Verstärkungsstruktur zumindest teilweise anliegende Versteifungsstruktur außerhalb des oberen Endbereiches der Verstärkungsstruktur endet. Dadurch wird Material der Versteifungsstruktur eingespart und somit die Fahrzeugsäule in ihrem Gewicht verringert. Da bei einem Seitenaufprall des Fahrzeuges die Aufprallkräfte im Wesentlichen auf den unteren Bereich der Fahrzeugsäule einwirken, bietet sich eine solche verkürzte Ausbildung der Versteifungsstruktur gegenüber der Verstärkungsstruktur im oberen Bereich der Fahrzeugsäule an.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Versteifungsstruktur sich über einen Längsabschnitt der Verstärkungsstruktur erstreckt und von außen die Versteifungsstruktur aufgestülpt ist. Dadurch ist die Anbringung der Versteifungsstruktur an der Verstärkungsstruktur in einfacher Weise möglich.
Dadurch ist es auch ermöglicht, dass an der Innenwandung der Verstärkungsstruktur wenigstens eine angebrachte Schweißmutter, welche beispielsweise zum Aufnehmen einer oder mehrerer Scharniere einer Fahrzeugtür dient, mit dem schweißbaren Nicht-Borstahl besonders haltbar angeschweißt werden kann. Denn ein Anschweißen der Schweißmutter gegen den gehärteten Borstahl der Versteifungsstruktur ist hierdurch vermieden.
Es bietet sich an, dass die Verstärkungsstruktur zumindest über einen Längsabschnitt einen umlaufenden und an einer Längsseite offenen Querschnitt aufweist, wobei die Versteifungsstruktur an der Außenseite wenigstens einer Wandung der Verstärkungsstruktur angreift. Dadurch ist die Versteifungsstruktur flächenmäßig größer als bei gleichem Längsabschnitt die Fläche der Versteifungsstruktur ausfallen würde, wenn die Versteifungsstruktur an der Innenseite der Verstärkungsstruktur angreifen würde.
In diese Richtung zielt auch die bevorzugt ausgeführte Maßnahme, wonach Verstärkungsstruktur und Versteifungsstruktur zumindest über einen Längsabschnitt einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen, die Versteifungsstruktur von außen auf die Verstärkungsstruktur aufgestülpt ist und die Wandungen von Verstärkungsstruktur und Versteifungsstruktur zumindest teilweise aneinander liegen. Der bei dieser Maßnahme vorgesehene U-förmige Querschnitt der Verstärkungsstruktur und vorzugsweise der im Wesentlichen in entsprechender Weise ausgebildete Querschnitt der Versteifungsstruktur sind in technisch einfacher Weise zu realisieren, beispielsweise mittels Umformen des Materials für die Versteifungsstruktur und die Verstärkungsstruktur.
Weiterhin bietet es sich an, dass im Querschnitt gesehen, die Schenkel der U-förmigen Verstärkungsstruktur gegenüber den jeweils korrespondierenden Schenkeln der Versteifungsstruktur mit einem Abschnitt herausstehen. Indem die Schenkel der Verstärkungsstruktur länger ausgebildet sind als die Schenkel der Versteifungsstruktur sind in technisch einfacher Weise von der Versteifungsstruktur freistehende Materialabschnitte der Verstärkungsstruktur gebildet, welche beispielsweise zur Ausbildung des Materialabschnittes zur Anbindung der Außenhaut bzw. Innenhaut der Fahrzeugsäule dienen.
Um hervorstehende Kanten an der Außenseite der Verstärkung zu vermeiden, ist es nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Außenseite der Schenkel der Versteifungsstruktur mit der Außenseite des jeweils zugehörigen Abschnittes der Verstärkungsstruktur im Wesentlichen zueinander fluchtend verlaufen. Dadurch ergibt sich eine im Wesentlichen ebene Außenseite der Verstärkung und bietet dadurch eine optimale großflächige Anlagefläche für die Außenhaut bzw. die Innenhaut der Fahrzeugsäule.
Nach einer wiederum weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass an den Enden der Schenkel der U-förmigen Verstärkungsstruktur jeweils der eine Materialabschnitt angeformt ist, welcher zum Anbinden der Verstärkungsstruktur an die Außenhaut und/oder die Innenhaut der Fahrzeugsäule dient. Dadurch ist der als Flansch zum Anbinden der Außenhaut bzw. der Innenhaut dienende Materialabschnitt in technisch einfacher Weise realisiert. Der Materialabschnitt kann beispielsweise seitlich nach außen stehend ausgebildet sein, welcher dadurch mit seinen beiden außenliegenden Flächen zum Anlegen bzw. Anbinden an jeweils einem korrespondierenden Materialabschnitt der Außenhaut bzw. Innenhaut besonders geeignet ist.
Bevorzugt erstreckt sich der Materialabschnitt bzw. Schweißflansch der Verstärkungsstruktur in Längsrichtung der Verstärkung.
Es bietet sich an, dass Verstärkungsstruktur und Versteifungsstruktur jeweils ein Blechteil sind.
Es bietet sich ferner an, dass die Versteifungsstruktur ein Warmumformteil und die Verstärkungsstruktur ein Kaltumformteil sind, welche nach ihrer Umformung strukturell miteinander verbunden wurden, insbesondere durch Schweißen und/oder Kleben miteinander verbunden sind. Dadurch lässt sich die Verstärkung in einer technisch relativ komplexen Geometrie realisieren, wobei Verstärkungsstruktur und Versteifungsstruktur besonders haltbar gegeneinander fixiert sind. Als Schweißen kann ein Punktschweißen und/oder Laserschweißen vorgenommen sein.
Es bietet sich an, dass die Härtung des Borstahls, insbesondere Abschreckhärtung, dadurch erzeugt wird, dass nach der Formgebung der Versteifungsstruktur mittels des Warmumformens die Versteifungsstruktur auf eine vorgegebene Temperatur gebracht wird oder die bereits bestehende Temperatur der Versteifungsstruktur aus dem Warmumformverfahren beibehalten wird und davon ausgehend dann die Versteifungsstruktur in der Formgebungsmatrize einer Abschreckkühlung unterzogen wird. Durch den Abschreckvorgang ist dann die erfindungsgemäße Versteifungsstruktur erzeugt, welche eine besonders hohe Festigkeit aufweist.
Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass Verstärkungsstruktur und Versteifungsstruktur durch eine gemeinsame Warmumformung gebildet sind und vor der Umformung die zugrunde liegenden Halbzeuge, welche beispielsweise ein Flachmaterial sein können, strukturell miteinander verbunden wurden, insbesondere durch Schweißen und/oder Kleben miteinander verbunden wurden. Durch ein solches Patchwork ist die Geometrie der Verstärkung besonders spannungsarm zu erzeugen, obwohl die Verstärkung aus zwei Strukturen, nämlich der Verstärkungsstruktur und der Versteifungsstruktur aus unterschiedlichem Werkstoff gefertigt ist. Verstärkungsstruktur und Versteifungsstruktur bilden somit ein gemeinsames Warmumformteil. Als Schweißen kann ein Punktschweißen und/oder Laserschweißen vorgenommen sein.
Es bietet sich im Zuge der Herstellung dieses Patchworks an, dass die Härtung, insbesondere Abschreckhärtung, des Borstahls dadurch erzeugt wird, dass nach der gemeinsamen Formgebung von Verstärkungsstruktur und Versteifungsstruktur mittels des Warmumformens beide Strukturen gemeinsam auf eine vorgegebene Temperatur gebracht werden oder die bereits bestehende Temperatur aus dem Warmumformverfahren beibehalten wird und davon ausgehend dann Verstärkungsstruktur und Versteifungsstruktur in der Formgebungsmatrize einer Abschreckkühlung unterzogen werden. Durch den Abschreckvorgang ist dann die erfindungsgemäße Versteifungsstruktur erzeugt, welche eine besonders hohe Festigkeit aufweist. Indem Verstärkungsstruktur und Versteifungsstruktur durch eine gemeinsame Warmumformung gebildet sind, welche gemeinsam in der Formgebungsmatrize vorliegen, kommt es zu einem Abschrecken beider Teile, nämlich des Teiles für die Versteifungsstruktur und des Teiles für die Verstärkungsstruktur. Das Material für die Verstärkungsstruktur ist insofern so gewählt, dass trotz des Abschreckens die gewünschten Bauteileigenschaften erzielt sind.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Fahrzeugsäule, insbesondere die B-Säule eines Kraftfahrzeuges, mit einer Verstärkung der vorstehend beschriebenen Art.
Es bietet sich an, dass die Fahrzeugsäule eine Außenhaut und eine Innenhaut aufweist und dazwischen die Verstärkung angeordnet ist. Dadurch liegt die Verstärkung von Außenhaut und Innenhaut verkleidet vor. Die Verstärkung ist somit von außen nicht sichtbar.
Es bietet sich ferner an, dass die Außenhaut und die Innenhaut mit der Verstärkung verbunden sind, indem die Verstärkungsstruktur der Verstärkung mit ihrem Materialabschnitt, welcher zum Anbinden der Verstärkungsstruktur an die Außenhaut und/oder die Innenhaut der Fahrzeugsäule dient, mit der Außenhaut und der Innenhaut mittels einer gemeinsamen Schweißverbindung gegeneinander verschweißt sind. Die wenigstens eine gemeinsame Schweißverbindung ist bevorzugt eine Punktschweißverbindung oder Laserschweißverbinung. Indem zum Verschweißen der Materialabschnitt der Verstärkung genutzt wird, ist seitens der Verstärkung ein Verschweißen gegen den Nicht-Borstahl realisiert, so dass die vorzugsweise jeweils aus Nicht-Borstahl bestehende Innenhaut und Außenhaut zusammen mit dem Materialabschnitt insgesamt besonders gut gegeneinander verschweißt werden können und damit eine dauerhaft und besonders haltbare Fixierung von Außenhaut, Innenhaut und Verstärkung gegeneinander erreicht ist.
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform einer Verstärkung für eine Fahrzeugsäule in einer perspektivischen Darstellung,
2 die Verstärkung gemäß der 1, eingebaut in eine mögliche Ausführungsform einer Fahrzeugsäule in Schnittdarstellung eines Längsabschnittes der Fahrzeugsäule und
3 eine weitere mögliche Ausführungsform einer Verstärkung für eine Fahrzeugsäule, dargestellt in einer Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A der 1.
1 zeigt – in schematischer Darstellung – eine mögliche Ausführungsform einer Verstärkung 1 für eine Fahrzeugsäule, welche beispielsweise die B-Säule eines Fahrzeuges sein kann. Die Verstärkung 1 dient zum Verstärken und/oder Aussteifen der Fahrzeugsäule derart, um bei einem Seitenaufprall des Fahrzeuges der Fahrzeugsäule eine ausreichende Stabilität zu geben und sich nur in vorgegebener Art und Weise zu verformen und dadurch einen optimalen Insassenschutz zu gewährleisten.
Die Verstärkung 1 weist dazu eine Verstärkungsstruktur 2 und eine Versteifungsstruktur 3 auf, wobei die Verstärkungsstruktur 2 mit einem oberen Endbereich 4 zum Anbinden an das Fahrzeugdach und mit einem unteren Endbereich 5 zum Anbinden an den Unterboden und/oder eine Schwellerstruktur des Fahrzeuges ausgebildet ist.
Die Versteifungsstruktur 3 liegt an der Verstärkungsstruktur 2 zumindest teilweise an und ist mit dieser verbunden, um die Verstärkungsstruktur 2 gegen einen Seitenaufprall des Fahrzeuges zu versteifen. Die Versteifungsstruktur 3 ist mit der Verstärkungsstruktur 2 vorzugsweise mittels Kleben und/oder Schweißen, insbesondere Punktschweißen oder Laserschweißen, verbunden.
Die Versteifungsstruktur 3 endet bevorzugt außerhalb des unteren Bereiches 5 der Verstärkungsstruktur 2. Dadurch ist der untere Endbereich 5 im Wesentlichen frei von der Versteifungswirkung der Versteifungsstruktur 3, so dass bei einem Seitenaufprall des Fahrzeuges es zu einem in dem unteren Endbereich 5 gewollt erzeugten Einknicken der Fahrzeugsäule kommt.
Die Versteifungsstruktur 3 erstreckt sich entlang der Verstärkungsstruktur 2 in Richtung zu dem oberen Endbereich 4. Die Versteifungsstruktur 2 endet bevorzugt bereits im oberen Drittel der Längserstreckung der Verstärkungsstruktur 2, so dass bis etwa in die Höhe der üblicherweise auftreffenden Aufprallkräfte auf die Fahrzeugsäule sich die Versteifungsstruktur 3 in ausreichendem Maße erstreckt und somit die Aufprallkräfte auf die Versteifungsstruktur 3 wirken. Die Versteifungsstruktur 3 erstreckt sich somit entlang der Verstärkungsstruktur 2 über einen Längsabschnitt der Verstärkungsstruktur 2, welcher in der 1 mit dem Bezugszeichen 8 versehen ist.
Es ist vorgesehen, dass die Versteifungsstruktur 3 aus einem abschreckgehärteten Borstahl, wie beispielsweise 22MnB5, besteht. Es ist ferner vorgesehen, dass die Verstärkungsstruktur 2 aus einem hochfesten Nicht-Borstahl besteht, welcher beispielsweise ein Dualphasenstahl sein kann.
Da der abschreckgehärtete Borstahl ein Verschweißen erschwert, dienen lediglich die Verstärkungsstruktur 2 zum Anbinden weiterer Bauteile der (in der 1 nicht dargestellten) Bauteile einer Fahrzeugsäule an die Verstärkung 1. Die Versteifungsstruktur 3 ist dagegen derart ausgebildet, dass deren Wandungen an der Anbindung mit weiteren Bauteilen der Fahrzeugsäule nicht beteiligt sind.
2 zeigt die Verstärkung 1 der 1, eingebaut in eine mögliche Ausführungsform einer Fahrzeugsäule 100, wobei in der 2 lediglich ein kleiner Längsabschnitt der Fahrzeugsäule 100 dargestellt und die Fahrzeugsäule 100 im Querschnitt gezeigt ist.
Wie aus der 2 ersichtlich ist, weist die Fahrzeugsäule 100 eine Außenhaut 110 auf, welche beispielsweise aus einem umgeformten Blech gebildet sein kann. Die Außenhaut 110 ist bevorzugt über einen Längsabschnitt im Wesentlichen U-förmig im Querschnitt ausgebildet, wobei an den Schenkeln 130 und 140 der U-förmigen Außenhaut 110 endseitig jeweils ein nach außen abstehender Materialabschnitt 150 bzw. 160 vorgesehen ist, welcher sich in Längsrichtung der Außenhaut 110 erstreckt und jeweils als Flansch, insbesondere Schweißflansch, dient.
Die Fahrzeugsäule 100 weist ferner eine Innenhaut 120 auf, welche bevorzugt aus einem umgeformten Blechteil gebildet ist, vorzugsweise aus einem hochfesten kaltumgeformten Blechteil gebildet ist, und im Querschnitt gesehen, an seinen gegenüberliegenden Endbereichen jeweils einen Materialabschnitt 170 bzw. 180 aufweist, welcher in Längsrichtung der Fahrzeugsäule 100 sich erstreckt und ebenfalls als Flansch, insbesondere Schweißflansch, ausgebildet ist.
Die Außenhaut 110 und die Innenhaut 120 sind an ihren Flanschen 160 und 180 sowie 150 und 170 miteinander unter Bildung eines Hohlraumes 190 verbunden, wobei innerhalb des Hohlraumes 190 die Verstärkung 1 mit ihrer Verstärkungsstruktur 2 und der Versteifungsstruktur 3 angeordnet ist.
Bevorzugt ist die Verstärkung 1 in der Weise mit der Außenhaut 110 und der Innenhaut 120 verbunden, dass der aus Nicht-Borstahl bestehende Materialabschnitt 6 der Verstärkungsstruktur 2 als Flansch zwischen dem Flansch 150 der Außenhaut 110 und dem Flansch 170 der Innenhaut 120 einerseits liegt und der aus Nicht-Borstahl bestehende Materialabschnitt 7 der Verstärkungsstruktur 2 andererseits zwischen dem Flansch 160 der Außenhaut 110 und dem Flansch 180 der Innenhaut 120 liegt. Die jeweils drei aufeinanderliegenden Materialabschnitte 160, 7 und 180 sowie 150, 6 und 170 sind jeweils über wenigstens eine gemeinsame Verbindung, insbesondere Punktschweißverbindung miteinander verbunden.
Wie aus der 2 ersichtlich ist, weist die Verstärkungsstruktur 2 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf, so dass die Verstärkungsstruktur 2 eine im Wesentlichen mit der Außenhaut 110 korrespondierende Kontur hat und die Versteifungsstruktur 3 zwischen der Verstärkungsstruktur 2 und der Außenhaut 110 liegt. Dazu ist bevorzugt die Versteifungsstruktur 2 im Wesentlichen ebenfalls im Querschnitt U-förmig ausgebildet und von außen auf die U-förmige Querschnittskontur der Verstärkungsstruktur 2 aufgestülpt.
Es kann sein, dass die Verstärkungsstruktur 2 im Bereich des Übergangs von ihren Schenkeln 12, 13 hin zu dem Bodenabschnitt 14 der U-Form jeweils gegenüber der Kontur der Versteifungsstruktur 3 nach innen geformt ist und somit im Querschnitt gesehen, jeweils ein Hohlraum 15 zwischen der Verstärkungsstruktur 2 und der Versteifungsstruktur 3 erzeugt ist.
3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Verstärkungsstruktur 1' für eine Fahrzeugsäule.
Bauteile oder Abschnitte der Verstärkung 1' gemäß der 3, welche mit den Bauteilen oder Abschnitten der Verstärkungsstruktur 1 gemäß der 1 und 2 identisch oder funktionsgleich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu den 1 und 2 verwiesen.
Die Verstärkungsstruktur 1 gemäß der 3 unterscheidet sich von der Verstärkung 1 der 1 und 2 unter anderem dadurch, dass in den Übergangsbereichen von den Schenkeln 12 und 13 auf den Bodenabschnitt 14 der U-förmig ausgebildeten Verstärkungsstruktur 2 eine Einbuchtung und damit der aus der 2 ersichtliche Hohlraum 15 nicht vorgesehen ist, sondern auch in dem Randbereich die Verstärkungsstruktur 2 im Wesentlichen an der Versteifungsstruktur 3 anliegt.
Wie aus der Querschnittsdarstellung der Verstärkung 1 der 3 ersichtlich ist, stehen die Schenkel 12, 13 der U-förmigen Verstärkungsstruktur 2 mit jeweils einem Abschnitt 10 bzw. 11 gegenüber der Versteifungsstruktur 3 heraus bzw. sind länger ausgebildet.
Ferner ist die Verstärkungsstruktur 2 in der Weise umgeformt, dass die Schenkel der Versteifungsstruktur 3 und die Abschnitte 10 und 11 dem jeweiligen Schenkel der Versteifungsstruktur 3 zugeordneten Verstärkungsstruktur 2 eine im Wesentlichen zueinander gleichbleibende Außenseite 9 der Verstärkung 1' bilden, so dass der Abschnitt 10 bzw. 11 mit dem jeweils zugehörigen Schenkel der Versteifungsstruktur 3 zueinander fluchtend verläuft. Dies ist auch bei der Verstärkung 1 der 1 und 2 in der Weise realisiert.
An den Enden der Schenkel 10 bzw. 11 der U-förmigen Verstärkungsstruktur 2 ist jeweils der eine Materialabschnitt 6 bzw. 7 angeformt, welcher zum Anbinden der Verstärkungsstruktur 2 an die Außenhaut 110 bzw. die Innenhaut 120 der Fahrzeugsäule 100 dient, wie insbesondere aus der 2 ersichtlich ist.
Bezugszeichenliste

1: Verstärkung
1': Verstärkung
2: Verstärkungsstruktur
3: Versteifungsstruktur
4: oberer Endbereich
5: unterer Endbereich
6: Materialabschnitt
7: Materialabschnitt
8: Längsabschnitt
9: Außenseite
10: Abschnitt
11: Abschnitt
12: Schenkel, Verstärkungsstruktur
13: Schenkel, Verstärkungsstruktur
14: Bodenabschnitt
15: Hohlraum
100: Fahrzeugsäule
110: Außenhaut
120: Innenhaut
130: Schenkel (Außenhaut)
140: Schenkel (Außenhaut)
150: Flansch
160: Flansch
170: Flansch
180: Flansch
190: Hohlraum

Claims

Verstärkung (1; 1') für eine Fahrzeugsäule (100), insbesondere die B-Säule eines Fahrzeuges, mit einer Verstärkungsstruktur (2) und einer Versteifungsstruktur (3), wobei die Verstärkungsstruktur (2) mit einem oberen Endbereich (4) zum Anbinden an das Fahrzeugdach und mit einem unteren Endbereich (5) zum Anbinden an den Unterboden und/oder eine Schwellerstruktur des Fahrzeuges ausgebildet ist und die Versteifungsstruktur (3) mit der Verstärkungsstruktur (2) verbunden ist, um die Verstärkungsstruktur (2) gegen einen Seitenaufprall des Fahrzeuges zu versteifen, wobei die Verstärkungsstruktur (2) wenigstens einen gegenüber der Versteifungsstruktur (3) ausstehenden Materialabschnitt (6, 7) aufweist, welcher zum Anbinden der Verstärkungsstruktur (2) an die Außenhaut (110) und/oder die Innenhaut (120) der Fahrzeugsäule (100) dient, und wobei die Verstärkungsstruktur (2) aus einem schweißbaren Nicht-Borstahl und die Versteifungsstruktur (3) aus einem gehärteten Borstahl bestehen.
Verstärkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (2) aus einem hochfesten Stahl oder einer hochfesten Stahllegierung besteht.
Verstärkung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (3) an der Verstärkungsstruktur (2) zumindest teilweise anliegt und außerhalb des unteren Endbereichs (5) der Verstärkungsstruktur (2) endet.
Verstärkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (3) an der Verstärkungsstruktur (2) zumindest teilweise anliegt und außerhalb des oberen Endbereichs (4) der Verstärkungsstruktur (2) endet.
Verstärkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungsstruktur (3) sich über einen Längsabschnitt (8) der Verstärkungsstruktur (2) erstreckt und von außen die Versteifungsstruktur (3) aufgestülpt ist.
Verstärkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsstruktur (2) zumindest über einen Längsabschnitt (8) einen umlaufenden und an einer Längsseite offenen Querschnitt aufweist, wobei die Versteifungsstruktur (3) an der Außenseite wenigstens einer Wandung der Verstärkungsstruktur (2) angreift.
Verstärkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungsstruktur (2) und Versteifungsstruktur (3) zumindest über einen Längsabschnitt (8) einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweisen, die Versteifungsstruktur (3) von außen auf die Verstärkungsstruktur (2) aufgestülpt ist und die Wandungen von Verstärkungsstruktur (2) und Versteifungsstruktur (3) zumindest teilweise aneinanderliegen.
Verstärkung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Querschnitt gesehen, die Schenkel (12, 13) der U-förmigen Verstärkungsstruktur (2) gegenüber den jeweils korrespondierenden Schenkeln der Versteifungsstruktur (3) mit einem Abschnitt (10, 11) herausstehen.
Verstärkung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der Schenkel der Versteifungsstruktur (3) mit der Außenseite des jeweils zugehörigen Abschnitts (10, 11) der Verstärkungsstruktur (2) im Wesentlichen zueinander fluchtend verlaufen.
Verstärkung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enden der Schenkel (12, 13) der U-förmigen Verstärkungsstruktur (2) jeweils der eine Materialabschnitt (6, 7) angeformt ist, welcher zum Anbinden der Verstärkungsstruktur (2) an die Außenhaut (110) und/oder die Innenhaut (120) der Fahrzeugsäule (100) dient.
Verstärkung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungsstruktur (2) ein Kaltformteil und die Versteifungsstruktur (3) ein Warmumformteil sind, welche nach ihrer Umformung strukturell miteinander verbunden wurden, insbesondere durch Schweißen und/oder Kleben miteinander verbunden sind.
Verstärkung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungsstruktur (2) und Versteifungsstruktur (3) durch eine gemeinsame Warmumformung gebildet sind, und vor der Warmumformung strukturell miteinander verbunden wurden, insbesondere durch Schweißen und/oder Kleben miteinander verbunden wurden.
Fahrzeugsäule (100), insbesondere B-Säule eines Fahrzeuges, mit einer Verstärkung (1; 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Fahrzeugsäule nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsäule (100) eine Außenhaut (110) und eine Innenhaut (120) aufweist und dazwischen die Verstärkung (1; 1') angeordnet ist.
Fahrzeugsäule nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (110) und die Innenhaut (120) mit der Verstärkung (1; 1') verbunden sind, indem die Verstärkungsstruktur (2) der Verstärkung (1; 1') mit ihrem Materialabschnitt (6, 7), welcher zum Anbinden der Verstärkungsstruktur (2) an die Außenhaut (110) und/oder die Innenhaut (120) der Fahrzeugsäule (100) dient, mit der Außenhaut (110) und der Innenhaut (120) mittels einer gemeinsamen Schweißverbindung gegeneinander verschweißt sind.